必收藏，医学皮肤激光基础知识
首先讲些物理常识电磁波是在宇宙中各种波长非离子辐射波的总称。包括宇宙波、γ射线，χ射线，紫外线，可见光，红外线及无线电波。其实这些电磁波究竟是什么，我也不知道，光皮肤学只要求熟悉其中的一段--紫外线（nm-nm），比光物理等学科要仁慈得多。
紫外线分为：长波紫外线(UVA)～nm；中波紫外线(UVB)～nm；短波紫外线(UVC)～nm。为什么要这样分呢？主要根据其生物效应不同：UVA又称“黑光”（是皮肤变黑的主凶），可穿透表皮达真皮上部，并可作用于血管和其他组织；UVB主要由表皮吸收损伤表皮，引起皮肤红斑；UVC有较大的杀伤作用，可用来灭菌消毒，日光中的UVC大部分被大气中的空气、云层、尘粒、水气等吸收和散射,很少能到达皮肤，UVC下面没有很少有讨论。
上图示UV的穿透皮肤的能力，UAV中有50%穿透表皮，19%可以达到真皮，能到肌肉组织的只有1%。UVB、UVC穿透力递减。
其实不是照到皮肤的UV就会被吸收，光波作用于皮肤表面后一部分被反射，一部分被折射到真皮，一部分光波被表皮吸收；透入真皮的光波也一样，部分被吸收，部分被折射；覆盖在皮肤表面的脂质、汗液和表皮本身的角层能吸收或反射一定能量的光；
表皮中的黑素能吸收较多的紫外线、部分可见光和红外线，而不引起不良反应，称为光保护，不然人类就会因为紫外线破坏和切剪修饰DNA而导致肿瘤和突变。着色性干皮病因为对DNA的核苷酸切除修复基因功能障碍，于是大部分病人都在20岁以前因为癌症死亡了。没有光保护，普通人也会有这样的结局。
二、相干性：
三、方向性：发射角用弧度（rad）来量度，气体激光为10-3 rad，固体激光为10-2 rad。
四、亮度高：1、激光在时间上高度集中，可为10-15秒
2、发射散角小
3、激光光斑直径极小，经聚焦后可为0.1μm或更小。
激光的分类
一、激光按激光的输出形式可分为连续光波（continuouswave,CW）和脉冲光波。连续激光在暴露时间内很少变动或没有变动；脉冲激光是有规律地变动。
1、连续激光的输出以能量衡量，用瓦特（watts;W）表示，传送到一定面积的激光量称为能量密度（亦称辐射量、剂量），用每平方厘瓦特表示（W/cm2）。
2、脉冲激光的输出则以一定时间内的能量来衡量，通常用焦耳（J）表示。J等于每秒W或10秒10W。
二、激光按发光物质物理形态可以分为固体激光，气体激光、液体激光和半导体激光，这也是激光常见分类和命名方法。
1、固体激光：如红宝石激光，掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）
Tm：YAG.Ho：YAGEr：YAG
红宝石激光器
2、气体激光：如氦氖He-Ne激光、氦-镉（He-cd）激光、CO2激光、准分子激光、铜蒸气激光、Ar+激光等。
3、液体激光、如染料激光（发光物质是若丹明、碳化菁等染料溶于乙醇等溶剂中）
优点是发光物质多，输出功率大，且有优良的光学物质，虽然可以调整出不同波长的光，但是系统庞大贵重，且操作困难，故临床应用较少。
4、半导体激光：用半导体材料金属和非金属作为发光物质象三明治那样组合而成，它既能吸收电子又能释放电子。当电能通过半导体的第一层时，原子被激活并能通过到下一层，当激活的电子回到基态时释放出光子。
激光机的构造
大多数激光机均由激光器、激励能源、冷却系统、操作控制系统等几大部分组成，每个激光机因作用不同其构造均有不同。
一、激光器：是激光核心部件，决定发光的波长，脉冲宽度等物理特性，一般由发光物质、激励装置和谐振腔共三部分组成。
1、发光物质：不同发光物质发出不同波长的光。
2、激励装置：刺激粒子反转分布的装置。
3、谐振腔：保证激光输出的方向性、相干性。
二、激励能源配套系统：为激励装置的配套辅助系统，如配套电源组合等。
三、冷却系统：为发光物质和整体设备提供温度冷却，常见的有风冷、水冷和半导体制冷。
四、操作控制系统：整机和激光的控制，多为集成电路，CPU中央电子控制，操作逐渐简单化。
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激光的生物效应
激光和生物组织相互作用后引起的激光和生物组织的任何变化，都称激光生物效应。激光的变化用于诊断，生物组织的变化是激光治疗的理论基础。激光生物效应的机理有五种：热效应、压强效应、光化效应、电磁效应和刺激效应。
一、热效应：光能被生物组织吸收后，转化为热能，使组织的温度升高，性质发生变化，即产生热效应。对生物组织产生下列影响：
1、对皮肤的影响：皮肤受到激光的照射后，由于吸收了激光的能量而使被照射处温度升高。根据温度升高不同可以产生热觉，红斑、水泡、凝固坏死、汽化、炭化、燃烧、气化等变化。此外激光在生物组织中引起的热瞬变，当温度迅速恢复正常时，组织的生物效应有可能是可逆的。
2、对蛋白质的影响：高温可使蛋白质分子次级键断裂而变性。一般蛋白质在60℃以上就开始变性，正常组织蛋白质变性是有害的、不可逆的，使细胞和组织受到破坏。同样原理也可以用于消毒杀菌。
3、对神经细胞的影响：神经细胞对温度变化很敏感，温度稍有变化就影响它们的正常活动。中枢神经细胞只能在正常体温±4℃内才能正常工作。
二、压强效应：
除光本身照射面有辐射压强外，激光照射生物组织表面产生致沸腾时，组织中液体汽化，被照射处有气流喷出，该处组织受到汽流的反冲压力而产生的压强称反冲压强，还有汽化压强，致膨胀压强等对组织的二次压强。激光手术刀及激光打孔多为压强效应的运用实例。
三、光化效应：
（一）光致敏化：临床上因注射、接触和误食了过敏物质，在光的照射下导致哮喘、皮疹、瘙痒、皮肤溃疡和粘膜水肿等常见病，此间引起的光化学反应称光致敏化反应。常见的光动力学疗法（PDT）正是此反应的应用。
（二）光化效应可引起酶、氨基酸、蛋白质、核酸等活性发生变化，从而产生如杀菌作用、红斑效应、色素沉着、维生素D合成等生物效应。
（三）晒焦作用
紫外线绝大部分被表皮吸收，进入真皮最多16%，表皮直接或间接产生可以扩张管的组织胺，导致毛细血管扩张充血，出现红斑，同时白细胞移入表皮，真皮之间积累成水泡，继而表皮脱落，新表皮里由于黑色素的重新分布，而成棕色，日久则成晒黑。表皮中出现大量黑色素沉着，表皮上变性变厚，从而对皮肤提供保护。
四、电磁场效应
临床利用激光和生物的电磁场效应运用到检验科诊断疾病。例如HPD（血卟啉衍生物）和kr+（.7-.6nm）激光检测癌细胞，用Ar+(nm)激光检测龋齿等。
五、刺激效应
大多弱激光通过加强血液循环，调整机能，促进细胞生产，组织修复等作用的刺激效应达到治疗目的。刺激效应机理目前还不成熟。弱激光在临床治疗主要有1、激光理疗2、激光针灸3、激光血管内照射。如He-Ne激光，有刺激、止痛、消炎、再生的作用。
医用激光器的结构
以CynosureCynergy为例
?激光器类型：固态激光与化学激光合二为一
?激光器波长：nmnm
?输出方式：熔融石英光纤多模输出
?输出功率：PDL:15.8W
YAG:70.7W
激光波长对应不同的目标靶基
医用激光器基本参数
?波长(nm):λ=C/f
?输出方式:光纤或关节臂
?电源要求:电压(V)、电流(A)
?光斑尺寸(mm)：手具聚焦面直径
?光束发散角(mrad):手具对激光束扩束的程度
?重复频率（HZ)：每秒种产生的触发脉冲数目
?能量密度(J/CM2)：单位面积(cm2)上传递的激光能量(J)
?最大输出功率(W)：单位时间（秒）内激光器连续输出的最大能量（焦耳）
?脉冲宽度(ns/us/ms)：激光输出脉冲包络一半强度时所度量的时间宽度（FullWidthHallMaximum）
激光器应用于皮肤医学的基础
激光与皮肤组织的作用
?高热效应
?显微热效应
?光化学反应
?光震碎作用、光响作用
?光剥离作用
皮肤组织各级水平高热效应表
选择性光热作用原理
?年AndersonRR和ParrishJA提出了“选择性光热作用原理（selectedphotothermolysis）”，也有译成“选择性光热分解效应”，即根据不同组织的生物学特性，选择合适的激光参数(波长、能量、脉冲宽度)，以保证最有效治疗病变部位的同时，对周围正常组织的损伤最小。
?(1)波长
?应选择能被靶组织强烈吸收的激光波长，氧合血红蛋白吸收峰值：nm、nm、nm，黑色素吸收峰值在nm一0nm中，并随波长增加而吸收减少，还应考虑波长与穿透力的关系，激光波长越长，穿透组织的深度越深。
?(2)能量
?选择能够在靶组织上产生足够的温度使之破坏的合适的激光能量，避免能量过高造成周围组织热损伤。
?(3)脉冲持续时间
?脉冲持续时间也就是脉宽，必须小于治疗靶的热弛豫时间，以免引起周围组织的损伤。
?热弛豫时间(ThermalRelationTime)是指作用于靶上的热量向周围组织弥散，当温度降低50%所需的弥散时间。皮肤组织为1ms，黑素小体为1us，血管为0.05ms一10ms。
?热弛豫时间TRT（thermalrelaxationtime）
?组织释放出50%由激光光所吸收之热能所需的时间，称为热弛缓时间(TRT)，通常和目标组织之大小成正比；若激光照射在靶组织的时间超过TRT，则会导致热能从靶组织内传出来，结果是：靶组织损伤不足却造成邻近组织的损伤。
?当脉冲宽度等于或短于靶组织的TRT,热损害将被严格地限制在靶组织内
?脉冲宽度应该等于或短于靶组织的热驰豫时间而长于周围组织的热驰豫时间。
激光穿透皮肤的深度由皮肤对光的吸收和散射决定，光斑大小也起重要作用
激光波长与穿透深度
不同波长的光对皮肤穿透
光对组织的穿透深度
激光的安全防护及分级
激光防护包括三个层次：①激光产品和系统在工程上的安全控制措施。这是将激光产品装配上某些固定的保护装置，或采取某些防护措施，使激光不能在无意的情况下伤人，或在失误时将损伤减至最小。②激光产品在生产和应用时，行政管理上的安全控制措施。即公布一些法令、法规和制度，包括对激光器工作环境的控制及激光管理程序等；使激光在有控制的安全情况下使用，尽量避免可能的损伤。③个人安全。本章主要讨论个人安全。
激光防护又分直射光和散射（镜反射、漫反射和透射）光两类。特别是散射光因不被人重视而造成不少悲剧；如国外某研究者，因观察激光轰击粉笔，而造成严重眼烧伤；黑色相纸反射的激光曾将实验者的眼严重致伤。外科手术者都用高功率激光，手术室人多器杂，激光束不断移动，镀铬手术器械、搪瓷制品和白色工作服、床单等反射率很高，要特别注意散射激光对人的伤害。激光损伤和防护的方面很多，本章着重于激光对眼和皮肤的损伤与防护的讨论。
关于激光的名词解释
1、波长（nm）：电磁波谱中光传播方向上相临波峰之间的距离称波长；
2、脉冲（P）：
3、脉宽（s）：脉冲波峰值降低一半时所对应的两个时刻差称为脉冲宽度（脉宽）。长脉冲（ms）、短脉冲（us）、超短脉冲（ns）。
4、频率（Hz）：单位时间内的脉冲数目。
5、功率（W）：衡量连续激光光能的单位。
6、功率密度：传送到一定面积的激光量称为功率密度。
7、能量（J）：激光一定时间内暴露在特定组织上的光量称为激光能量。
8、能量密度（J/cm2）照射到单位面积内的能量：
9、辐射量：
10、剂量率：
11、调Q值：谐振腔内储存的激光能量/每秒耗损的激光能量=调Q值。分转镜、电光晶体、饱和吸收染料和声光调Q。
12、强激光：激光照射生物组织后，若直接造成该生物组织的不可逆性损伤，则此受照表面处的激光称强激光。
13、弱激光：激光照射生物组织后，若不会直接造成该生物组织的不可逆性损伤，则此受照表面处的激光称弱激光。
14、波粒二象性：光不仅具有波动性，同时也具有粒子性。
15、热弛预（消散）时间：组织吸收激光而生热，向邻近组织传递消散时温度降至一半所需要的时间称热弛预（消散）时间。
16、选择性光热作用：皮肤中靶组织(色基、血红蛋白、毛囊)选择性地吸收特定波长光的热量后被破坏，而正常组织没有损伤称为皮肤选择性光热作用。
怎样避免UV照射对皮肤的种种伤害和摧残？答案：避光、防晒。
首先是避光，找个阳光晒不到的地方躲起来，地点和时间的选择也有讲究的。太阳发射出来的UV达到地面的时间虽然很短，但中间会受季节、气象、地形的影响，然后才能照到皮肤上：夏季辐射波长在nm以上，包括了中波紫外线；冬季辐射到地面的波长最短则是nm，因此主要是长波紫外线。上午九点和下午三点地面上的紫外线辐射强度只有中午的25％；不同海拔高度紫外线的主要波长和能量也不同：海拔2公里处的紫外线辐射量比海平面处高33％；在开阔的海滩的紫外线辐射量要大大超过在公园、花园和郊区，因树木和草地对紫外线有较大的散射作用；周围环境的反射作用对紫外线的辐射也有较大影响：如在白色的沙滩上，即使在阳伞的阴影下做日光浴，由于有周围的沙滩、水面和蓝天的反射，受到的紫外线辐射量也有完全曝光时的40％。其次是防晒霜用起来，这些不具体介绍。
光老化的治疗(1)维甲酸紫外线照射引起皮肤光老化可使胶原纤维大量减少，弹力纤维变性，基质消失代之以杂乱的微丝。维甲酸作为细胞增殖、分化、基因表达的生物学调节剂，在抑制胶原酶的活性、增加胶原纤维的合成使真皮中新的胶原层形成，以及通过下调被UVB提高的弹性蛋白基因的表达而达到预防和治疗异常弹力纤维增生等方面起着重要的作用。(2)物理疗法近年来，激光治疗发展越来越迅速，其治疗效果也已得到了医疗界的认可。最常用的是C02激光以及Er：YAG激光。研究表明，高能C02脉冲激光能从超微结构水乎上逆转表皮和真皮的光老化改变，治疗两年后随访发现表皮厚度增加、纤维组织形成带增厚同时伴有胶原纤维密度增加，而日光性弹力纤维带厚度却减少同时伴有密度降低。C02激光治疗光老化皮肤的最常见的远期副作用是色素减退，其程度与术前患者光老化的程度呈正相关。Negishi等用强脉冲光子(IPL)治疗改善光老化皮肤，采用nm和nm波长的IPL治疗3－6次，每次间隔2－3周，治疗3次后发现97名患者中绝大部分人的色素沉着、毛纫血管扩张和皮肤粗糙现象有显著的改善，仅有4名患者出现了一些小的不适。这表明IPL治疗是一种十分安全有效的改善光老化皮肤的方法。(3)手术疗法皮肤磨削术即在局麻或冷冻后用牙钻带动磨头和高速电动机磨削皮肤。其临床疗效已得到肯定，治疗后患者皮肤油度、厚度、毛孔粗大及一般外观均有不同程度的改善，但其机制仍不甚清楚。据估计可能是磨削后在转录水平上诱导I型胶原合成，使胶原基因表达增加，当真皮乳头出现表皮新生胶原带或修复带时，老化的皮肤外观就得以明显改善。化学剥脱即将具剥脱作用的化学涂剂均匀涂于治疗区域，使之立即发生角质层的分离和蛋白凝固而使表皮和真皮乳头不同程度坏死而引起剥脱，其最大优点就是可使皮肤本身表面重新塑形而出现较以前明显均匀一致的外观。
皮肤癌的预防皮肤癌主要分为两类三型，即非黑色素性皮肤癌(基底细胞癌，鳞状细胞癌)和黑色素性皮肤癌。其中，基底细胞癌最常见，约占所有皮肤癌的80％；而恶性黑素瘤最少见，约占所有皮肤癌的5％，但因其侵袭性而有很高的病死率。初级预防：主要目的是通过减少人们的户外日光照射而降低皮肤癌的发生串。具体措施如下：不让婴儿或新生儿晒太阳；不在中午11点至下午3点之间晒太阳；尽最大可能坐在阴凉地方；穿适量的衣物来阻挡日光，如长袖衬衫，宽边幅，太阳镜。使用宽光谱的防晒霜，防晒因子应在15以上(儿童应在20以上)。
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